دوره 14، شماره 42 - ( تابستان 1401 )
جلد 14 شماره 42 صفحات 96-86 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
mahdikhani H, nematzadeh G, bagheri N, afkhami A. (2022). Investigation of Genetic Nature of Rice Mutant Lines using Morphological Traits and SSR Markers Linked with Rf Gene. J Crop Breed. 14(42), 86-96. doi:10.52547/jcb.14.42.86
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1269-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1269-fa.html
مهدی خانی حمیده، نعمت زاده قربانعلی، باقری نادعلی، افخمی قادی عمار. بررسی ماهیت ژنتیکی لاین‌های جهش‌یافته برنج با استفاده از صفات ریخت‌شناسی و آغازگرهای SSR همبسته با ژن برگرداننده باروری (Rf) پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1401; 14 (42) :96-86 10.52547/jcb.14.42.86
1- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
2- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ، پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری طبرستان
3- پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
2- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ، پژوهشکده ژنتیک و زیست فناوری طبرستان
3- پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
چکیده: (2304 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: عملکرد ارقام هیبرید 20 تا 30 درصد نسبت به ارقام متداول بیشتر است. از طرفی مهمترین چالش برای اصلاحگران هیبرید بویژه در ایران، انتخاب ژنوتیپهای والدینی است که دارای ژن برگرداننده باروری بوده و نهایتاً منجر به هتروزیس شود. پژوهش حاضر با ارزیابی صفات ریخت‌شناسی 19 ژنوتیپ برنج و همبستگی سه آغازگر مولکولی SSR مرتبط با ژن برگرداننده باروری Rf3 و Rf4 اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: این ژنوتیپها در سال 1398 در مزرعه پژوهشی پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان به صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شد. صفات کمّی و زراعی به ویژه عملکرد شلتوک ارزیابی شد. استخراج DNA با روش CTAP با کمی تغییر، از نمونه‌های برگی انجام گردید. از سه نشانگر SSR همبسته با دو ژن اصلی RF3 شامل نشانگرهای RM490 و RM 3148 و ژن RF4 همبسته با نشانگرRM171 برای شناسایی ژن‌های برگرداننده باروری در برنج استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج مقایسات میانگین ژنوتیپهای برنج نشان داد که، ژنوتیپ P15-6 با 118/33 زودرس‌ترین و تمامی ژنوتیپهای خارجی با دوره رسیدگی 150 روزه جزء دیر‌رس‌ترین بوده است. بیشترین میزان عملکرد ژنوتیپها (بالای 700 گرم در متر مربع) مربوط به ژنوتیپهای ندا، IR 86403-5-5-2-1-1-1-1-1R، P15-6، P12-5-3-3-2-2-1، P12-5-3-3-2-1-1 و P8-7-2-1-4-2-1-1 بوده که به دلیل داشتن تعداد پنجه بارور، تعداد خوشه بارور، وزن هزار دانه و باروری خوشه بالا بوده است. در نتایج تجزیه خوشه‌ای ارقام والدینی در سه گروه تفکیک شداند که در گروه اول (متوس ط‌رس، طول خوشه بلند، تعداد دانه پر بالا، و طول دانه بلند) رقم جلودار، در گروه دوم (بیشترین باروری خوشه، وزن هزار دانه و عملکرد شلتوک بالا) رقم ندا به همراه چهار لاین دیگر و تمامی ارقام خارجی در گروه سوم (دیررس، طول دانه کوتاه و تراکم بالای دانه) قرار گرفته‌اند. تجزیه به مولفه‌های اصلی، صفات مورد مطالعه را به چهار مؤلفه اصلی با مقادیر ویژه بالای یک تقسیم نمودند که مجموعاً 82/61 درصد تغییرات داده‌ها را توجیه نموده است که این چهار مؤلفه ارزش بیشتری داشته و ارتباط بین صفات را بیان می‌کند. در مجموع الگوی باندی سه نشانگر نشان داد ژنوتیپهای IR 68078-15-2-1-2-2-R،IR65622-151-1-2-2-2-R و NSIC RC434 دارای ژن برگرداننده باروری بودند.
نتیجه گیری: جمع‌بندی هر 3 نشانگر SSR نشان داد که ژنوتیپهای P9-7-1-1-1، P11-6-2-1-1-1، P14-1 وP15-2 با دو نشانگر RM3148، RM490، دارای ژن Rf3 هستند و هیچ از ژن‌های Rf4 را دارا نبوده و علت اینکه برخی ژنوتیپها با نشانگر RM3148 دارای ژن Rf تشخیص داده شده است ولی با نشانگر RM490 تشخیص داده نشد می‌تواند به دلیل کراسینگ‌اور بین ژن مورد نظر و نشانگر باشد بنابراین ژنوتیپ‌هایی که دارای ژن برگرداننده باروری تشخیص داده شدند بعنوان لاین‌های برگرداننده باروری بوده و قابلیت بکارگیری در برنامه برنج هیبرید را دارند.
مقدمه و هدف: عملکرد ارقام هیبرید 20 تا 30 درصد نسبت به ارقام متداول بیشتر است. از طرفی مهمترین چالش برای اصلاحگران هیبرید بویژه در ایران، انتخاب ژنوتیپهای والدینی است که دارای ژن برگرداننده باروری بوده و نهایتاً منجر به هتروزیس شود. پژوهش حاضر با ارزیابی صفات ریخت‌شناسی 19 ژنوتیپ برنج و همبستگی سه آغازگر مولکولی SSR مرتبط با ژن برگرداننده باروری Rf3 و Rf4 اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: این ژنوتیپها در سال 1398 در مزرعه پژوهشی پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان به صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار کشت شد. صفات کمّی و زراعی به ویژه عملکرد شلتوک ارزیابی شد. استخراج DNA با روش CTAP با کمی تغییر، از نمونه‌های برگی انجام گردید. از سه نشانگر SSR همبسته با دو ژن اصلی RF3 شامل نشانگرهای RM490 و RM 3148 و ژن RF4 همبسته با نشانگرRM171 برای شناسایی ژن‌های برگرداننده باروری در برنج استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج مقایسات میانگین ژنوتیپهای برنج نشان داد که، ژنوتیپ P15-6 با 118/33 زودرس‌ترین و تمامی ژنوتیپهای خارجی با دوره رسیدگی 150 روزه جزء دیر‌رس‌ترین بوده است. بیشترین میزان عملکرد ژنوتیپها (بالای 700 گرم در متر مربع) مربوط به ژنوتیپهای ندا، IR 86403-5-5-2-1-1-1-1-1R، P15-6، P12-5-3-3-2-2-1، P12-5-3-3-2-1-1 و P8-7-2-1-4-2-1-1 بوده که به دلیل داشتن تعداد پنجه بارور، تعداد خوشه بارور، وزن هزار دانه و باروری خوشه بالا بوده است. در نتایج تجزیه خوشه‌ای ارقام والدینی در سه گروه تفکیک شداند که در گروه اول (متوس ط‌رس، طول خوشه بلند، تعداد دانه پر بالا، و طول دانه بلند) رقم جلودار، در گروه دوم (بیشترین باروری خوشه، وزن هزار دانه و عملکرد شلتوک بالا) رقم ندا به همراه چهار لاین دیگر و تمامی ارقام خارجی در گروه سوم (دیررس، طول دانه کوتاه و تراکم بالای دانه) قرار گرفته‌اند. تجزیه به مولفه‌های اصلی، صفات مورد مطالعه را به چهار مؤلفه اصلی با مقادیر ویژه بالای یک تقسیم نمودند که مجموعاً 82/61 درصد تغییرات داده‌ها را توجیه نموده است که این چهار مؤلفه ارزش بیشتری داشته و ارتباط بین صفات را بیان می‌کند. در مجموع الگوی باندی سه نشانگر نشان داد ژنوتیپهای IR 68078-15-2-1-2-2-R،IR65622-151-1-2-2-2-R و NSIC RC434 دارای ژن برگرداننده باروری بودند.
نتیجه گیری: جمع‌بندی هر 3 نشانگر SSR نشان داد که ژنوتیپهای P9-7-1-1-1، P11-6-2-1-1-1، P14-1 وP15-2 با دو نشانگر RM3148، RM490، دارای ژن Rf3 هستند و هیچ از ژن‌های Rf4 را دارا نبوده و علت اینکه برخی ژنوتیپها با نشانگر RM3148 دارای ژن Rf تشخیص داده شده است ولی با نشانگر RM490 تشخیص داده نشد می‌تواند به دلیل کراسینگ‌اور بین ژن مورد نظر و نشانگر باشد بنابراین ژنوتیپ‌هایی که دارای ژن برگرداننده باروری تشخیص داده شدند بعنوان لاین‌های برگرداننده باروری بوده و قابلیت بکارگیری در برنامه برنج هیبرید را دارند.
فهرست منابع
1. Afkhami Ghadi, A., N.A. Jelodar Babaeian and N.A. Bagheri. 2012. Evaluation of improved rice CMS lines according sterility, fertility and allogamy characteristics (Oryza sativa L.). Journal of Modern Genetics, 7(4): 396-386 (In Persian).
2. Afkhami Ghadi, A., R. Khdemian, G.A. Nematzadeh, N.A. Jelodar Babaeian and N.A. Bagheri. 2019. Identification of male sterile maintainer and fertility restorer lines from Iranian landraces and improved cultivars of rice (Oryza sativa L.). Seed and Plant Improvement Journal, 35(2): 121-136 (In Persian).
3. Ali, M., M.A. Hossain, M.J. Hasan and M.E. Kabir. 2014. Identification of maintainer and restorer lines in local aromatic rice (Oryza sativa L.). Bangladesh Journal of Agricultural Research, 39(1): 1-12. [DOI:10.3329/bjar.v39i1.20056]
4. Babaeian Jelodar, N., N. Bagheri and E. Nattaj. 2005. Development of new Iranian male sterile and restorer lines for developing three-line rice hybrid and quality of hybrid rice 5th International Rice Genetics Symposium and 3rd International Rice Functional Genetics Symposium, 19-23 Novamber. Manila, Philippines, 67 pp.
5. Bagheri, N.A. 2009. Genetic analysis and molecular mapping of the fertility restorer genes for WA-type cytoplasmic male sterility of rice. University of Mazandaran (In Persian).
6. Baluch-Zehi, A., G. Kiani and N. Bagheri. 2013. Investigation of Genetic Distance among Parental Lines of Hybrid Rice Based on Cluster Analysis of Morphological Traits. Journal of Crop production and processing, 3(7): 73-83 (In Persian).
7. Choudhary, G., N. Ranjitkumar, M. Surapaneni, D.A. Deborah, A. Vipparla, G. Anuradha, E.A Siddiq and L.R. Vemireddy. 2013. Molecular genetic diversity of major Indian rice cultivars over decadal periods. PloS one, 8: 66197. [DOI:10.1371/journal.pone.0066197]
8. El-Degwy., I.S. 2013. Mutation in induced genetic variability in rice. International journal of agriculture and Crop Sciences, 5(23): 2789-2794.
9. Fathtabar. F., N.A. Bagheri and A. Afkhami Ghadi. 2019. Phenotypic study of fertility repair genes in the second genotypes of the plant. Fourth National Conference on Knowledge and Technology of Agricultural Sciences, Natural Resources and Environment of Iran, 7 pp (In Persian).
10. Fernald, A., V.A. Marchman and A. Eisleder. 2013. SES differences in language processing skill and vocabulary are evident at 18 months. Developmental Science, 16(2): 234-248. [DOI:10.1111/desc.12019]
11. Ghaleb, M.A.A., A. Ghaleb, C. Li, M.Q. Shahid, H. Yu, J. Liang, R. Chen, J. Wu and X. Liu. 2020. Heterosis analysis and underlying molecular regulatory mechanism in a wide-compatible neo-tetraploid rice line with long panicles. BMC Plant Biology, 20(1): 1-15. [DOI:10.1186/s12870-020-2291-z]
12. He, Z.Z., F.M. Xie, L.Y. Chen and M.A.D. PAZ. 2012. Genetic diversity of tropical hybrid rice germplasm measured by molecular markers. Rice Science, 19(3): 193-201. [DOI:10.1016/S1672-6308(12)60040-7]
13. Huang, M., P. Jiang, S. Shan, W. Gao, G. Ma, Y. Zou and L. Yuan. 2017. Higher yields of hybrid rice do not depend on nitrogen fertilization under moderate to high soil fertility conditions. Rice, 10(1): 1-5. [DOI:10.1186/s12284-017-0182-1]
14. Ji, Zh., J. Shi, Y. Zeng, Q. Qian and Ch. Yang. 2014. Application of a simplified marker-assisted backcross technique for hybrid breeding in rice. Biologia 69(4): 463-468. [DOI:10.2478/s11756-014-0335-2]
15. Kader, M.A., A.K. Patwary, M.M. Hossain and R.R. Majumder. 2015. Study on heterosis of some experimental hybrids in rice. Scientia, 12(3): 135-143. [DOI:10.15192/PSCP.SA.2015.12.3.135143]
16. Kiani, G. 2012. Diversity assessment among some restorer lines using agronomic traits in rice (Oryza sativa L.). Biharean Biologist, 6(1):1-4.
17. Kumar, P., V.K. Sharma and B.D. Prasad. 2015. Characterization of maintainer and restorer lines for wild abortive cytoplasmic male sterility in indica rice (Oryza sativaL.) using pollen fertility and microsatellite (SSR) markers. Australian Journal of Crop Science, 9(5): 384.
18. Mishra, A., P. Kumar, M. Shamim, K.K .Tiwari, P. Fatima, D. Srivastava and P. Yadav. 2019. Genetic diversity and population structure analysis of Asian and African aromatic rice (Oryza sativa L.) genotypes. Journal of genetics, 98(3): 92. [DOI:10.1007/s12041-019-1131-0]
19. Nematzadeh, G.A., A.A. Juhar, M. Sattari, A. Valizadeh, E. Alinejad and M.Z. Nouri. 2006. Relation between different allogamic associated trait characteristics of the five newly developed cytoplasmic male sterile (CMS) lines in rice. Journal of Central European Agriculture, 7(1): 49-56.
20. Nematzadeh, G.A., and H. Valizadeh. 2003. Hybrid rice breeding. Mazandaran University Press. 208 pages (In Persian).
21. Ngangkham, U., S. Dash, M. Parida, S. Samantaray, D. Nongthombam, M.K. Yadav, A., Kumar. L.G. Katara, B.C. Patra, P. Chidambaranatham and L.K. Bose. 2019. The potentiality of rice microsatellite markers in assessment of cross-species transferability and genetic diversity of rice and its wild relatives. 3 Biotech, 9(6): 217. [DOI:10.1007/s13205-019-1757-x]
22. Normile, D. 2010. Reinventing rice to feed the world. Science. 321: 330-333. [DOI:10.1126/science.321.5887.330]
23. Obeng-Bio, E., B. Badu-Apraku, B.E. Ifie, A. Danquah, E.T. Blay, M.A. Dadzie, G.T. Noudifoule and A.O. Talabi. 2020. Genetic diversity among early provitamin A quality protein maize inbred lines and the performance of derived hybrids under contrasting nitrogen environments. BMC Genetics, 21(1): 1-13. [DOI:10.1186/s12863-020-00887-7]
24. Parveen, S., R. Dhakarey and J. Singh. 2013. Identification of maintainers and restorers for WA CMS lines among Basmati mutants in rice. Agricultural Science Digest, 33(3): 234--236. [DOI:10.5958/j.0976-0547.33.3.016]
25. Rahim Soroush, H., M. Mesbah, A. Hosseinzadeh and R. Bozorgi Pour. 2004. Genetic and phenotypic variability and cluster analysis for quantitative and qualitative traits of rice. Seed and Plant Improvement Journal, 20: 167-182. (In Persian).
26. Sharma, D., G.S. Sanghera, P. Sahu, P. Sahu, M. Parikh, B. Sharma and B.K. Jena. 2013. Tailoring rice plants for sustainable yield through ideotype breeding and physiological interventions. African Journal of Agricultural Research, 8(40): 5004-5019.
27. Singh, A.K., P. Revathi, M. Pavani, R.M. Sundaram, P. Senguttuvel, K.B. Kemparaju, A.S. Hari Prasad, C.N. Neeraja, N. Sravan Raju, P. Kotewara Rao, P.J. Suryendra, K. Jayaramulu and B.C. Viraktamath. 2014. Molecular screening for fertility restorer genes Rf3 and Rf4 of WA-CMS and evaluation of F1 hybrids in rice (O. sativa L.). Journal of Rice Research, 7 (1&2): 25-35.
28. Sruthi, K., B. Divya, P. Senguttuvel, P. Revathi, K.B. Kemparaju, P. Koteswararao, R.M. Sundaram, V.J. Singh, R. Kumar, P.K. Bhowmick, K.K. Vinod, S.G. Krishnan, A.K. Singh and A.S. Hari Prasad. 2019. Evaluation of genetic diversity of parental lines for development of heterotic groups in hybrid rice (Oryza sativa L.). Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 1-17. [DOI:10.1007/s13562-019-00529-9]
29. Vejdan, R. 2015. Investigation of fertility restoring genes in promising rice mutant lines through quantitative and molecular traits (SSR). Master Thesis. Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, (In Persian).
30. Virmani, S.S. and C. Dedolph. 1993. Reaping the benefits of hybrid rice in the tropics. World.
31. Wang, S. and Z. Lu. 2006. Genetic diversity among parental lines of Indica hybrid rice (Sativa Oryza L.) in China based on coefficient of parentage. Plant Breeding, 125: 606-612. [DOI:10.1111/j.1439-0523.2006.01268.x]
32. Xalxo, A., P.R. Chaudhari, D. Sharma, R.R. Saxena, S. Singh and A. Tiwari. 2017. Identification of rice hybrids and restorer line using microsatellite markers. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6 (11): 3405-3411. [DOI:10.20546/ijcmas.2017.611.399]
33. Yinghen, W.A.N.G., C.A.I. Qiuhua, X.I.E. Hongguang, W.U. Fangxi, L.I.A.N. Ling, H.E. Wei, Ch. Liping, X. Huaan and Z.H.A.N.G. Jianfu. 2018. Determination of heterotic groups and heterosis analysis of yield performance in indica rice. Rice Science, 25(5): 261-269. [DOI:10.1016/j.rsci.2018.08.002]
34. Yu, S.B., W.J. Xu, C.H.M. Vijayakumar, J. Ali, B.Y. Fu, J.L. Xu, Y.Z., Jiang. R. Marghirang, J. Domingo, C. Aquino, S.S. Virmani and Z.K. Li. 2003. Molecular diversity and multilocus organization of the parental lines used in the International Rice Molecular Breeding Program. Theoretical and Applied Genetics, 108(1): 131-140. [DOI:10.1007/s00122-003-1400-3]
35. Yuan, L. 2014. Development of hybrid rice to ensure food security. Rice Science, 21(1): 1-2. [DOI:10.1016/S1672-6308(13)60167-5]
36. Zhang, X., B. Zuo, Z. Song, W. Wang, Y. He, Y. Liu and D. Cai. 2017. Breeding and study of two new photoperiod-and thermo-sensitive genic male sterile lines of polyploid rice (Oryza sativa L.). Scientific Reports, 7(1): 14744. [DOI:10.1038/s41598-017-15241-8]
37. Zhu, D., H. Zhang, B. Guo, K. Xu, Q. Dai, C. Wei, Zhou and G. Z. Huo. 2017. Physicochemical properties of indica-japonica hybrid rice starch from Chinese varieties. Food Hydrocolloids, 63: 356-363. [DOI:10.1016/j.foodhyd.2016.09.013]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
